《液压与气压传动》

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1、第一章练习题1液体传动有哪两种形式，它们的主要区别是什么?答：以流体为工作介质进行传动的方式为流体传动，流体传动可分成液体传动和气体 传动两种传动形式。用气体作为工作介质进行能量传递的传动方式称为气压传动，包括燃 气和蒸汽。用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式称为液体传动。按照其工作原理 的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动两种形式。前者是以液体的压力能进行工 作的，也称容积式液压传动，后者是利用液体的动能进行工作的，称之为液力传动。2液压传动系统由哪几部分组成，各组成部分的作用是什么？答：液压传动系统大体上由以下四部分组成： 动力装置 动力装置是指能将原动机的机械能转换成液体压力能

2、的装置，它是液压 与气压传动系统的动力源。其作用是为液压传动系统提供压力油； 控制调节装置 它包括各种阀类元件，其作用是控制工作介质的流动方向、压力和 流量，以保证执行元件和工作机构按要求工作。 执行元件 执行元件指油缸、液压马达，是将压力能转换为机械能的装置，其作用 是在工作介质的作用下输出力和速度(或转矩和转速)，以驱动工作机构做功。 辅助装置 除以上装置以外的其它元器件都称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能 器、冷却器、分水滤气器、油雾器、消声器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是 一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常工作有着 重要的作用。工作介质

3、 工作介质指传动液体或传动气体，在液压传动系统中通常称为液压油液， 在气压传动系统中通常指压缩空气。3液压传动的主要优缺点是什么？答：液压传动的特点主要有以下几方面：(1) 与电动机相比，在同等体积下，液压装置能产生更大的动力，也就是说，在同等功 率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即它具有大的功率密度或力密度，力密度在 这里指工作压力。(2) 液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可以 在工作过程中进行。(3) 液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。(4) 液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。(5) 液压装置易于实现自动化，可以很

4、方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节 和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。(6) 液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。4气压传动系统与液压传动系统相比有哪些优缺点?答：气压传动系统有以下一些主要特点：(1) 以空气为介质容易取得，用后排到大气中，处理方便。它不必像液压系统那样需设 置回收油箱和管道。如有外泄也不会污染环境。(2) 因空气的粘度很小(约为液压油动力粘度的万分之几)，故流动中损失小，便于集 中供气(空压站)、远距离输送。(3) 启动动作迅速，工作介质与设备维护简单，成本低。如与液压传动相配合，可构成

5、气液传动，则能发挥气动信号传递快、液压动力平稳的优点。(4) 工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环 境中，比液压、电气控制优越。(5) 由于空气压缩性大，气缸的动作速度易随负载的变化而变化，稳定性较差，给位置 控制和速度控制精度带来较大影响。(6) 目前气动系统的压力级(一般小于0.8MPa)不高，总的输出力不太大。(7) 工作介质空气没有润滑性，系统中必须采取措施进行给油润滑。(8) 噪声大，尤其在超声速排气时，需要加装消声器。气动信号传递速度比光电信号慢， 故不宜用于高速传递信号的复杂回路。第二章练习题1液压油液的粘度有几种表示方法，它们各用什么符号表示

6、，各用什么单位？ 答：液压油在外力的作用下流动时，由于液体分子间内聚力的作用，产生阻碍其分子 相对运动的内摩擦力，这种现象称为液体的粘性。粘性的大小用粘度来表示。液体的粘性用粘度来表示。常用的表示液体粘度的方法有动力粘度、运动粘度和相对 粘度。在国际单位制中，动力粘度卩的单位是PaS(帕斯卡秒)。将液体动力粘度与液体的密度之比值称为运动粘度v ,液体的运动粘度没有明确的物 理意义，但它在工程实际中经常用到。因为它的单位只有长度和时间的量纲，类似于运动学 的量,所以被称为运动粘度。在国际单位制中v的单位是m2/s；以前沿用的单位为cm2/s (斯， St)； mm2/s (厘斯，cSt)。由于动

7、力粘度和运动粘度难以直接测量，在工程实际中，通常采用先测量出相对粘度， 然后再换算成绝对粘度的方法来确定液压油的粘度。相对粘度又称条件粘度，它是采用特定 的粘度计在规定的条件下测定出的粘度。各国规定的条件不同，相对粘度的含义也不同，我 国采用恩氏粘度E,美国、英国等采用的是赛氏秒SUS。t2国家新标准规定的液压油液牌号是在多少温度下的哪种粘度的平均值?答：我国液压油的牌号都采用运动粘度来表示。它表示这种液压油在40C时以mm2/s 为单位的运动粘度的平均值。如L-HL-46液压油，是指这种油在40C时的运动粘度平均值 为 46 cSt 。3液压油的选用应考虑哪几个方面？ 答：液压系统中液压油除

8、了传递能量外，还起着润滑运动部件和保护系统金属不被腐蚀 的作用。因此液压油性能会直接影响液压系统工作的可靠性、灵敏度、稳定性、系统效率及 液压元件的使用寿命。它必须具备以下性能：1) 合适的粘度和较好的粘温性能。2) 润滑性能好。3) 稳定性好。4) 消泡性好、凝固点低、流动性好。5) 质地纯净，杂质含量少，闪点高。4气体的可压缩性大造成气动系统有什么特点?答：气体受压力的作用而使体积发生变化的性质称为气体的可压缩性。气体受温度的影 响而使体积发生变化的性质称为气体的膨胀性。气体的可压缩性和膨胀性比液体大得多，由此形成了液压传动与气压传动许多不同的特 点。空气的可压缩性及膨胀性大，造成了气压传

9、动的软特性，即气缸活塞的运动速度受负载 变化影响很大，因此，很难得到稳定的速度和精确的位移。这些都是气压传动的缺点。但同 时又可利用这种软特性来适应某些生产要求。5. 什么叫空气的相对湿度，对气压传动系统来说，多大的相对湿度合适？答：在相同温度和压力下，绝对湿度与饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度，用0表 示，相对湿度表示了湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度，故也称为饱和度。它同时也说明 了湿空气吸收水蒸气能力的大小。值越小，湿空气吸收水蒸气的能力越强；值越大，湿 空气吸收水分能力越弱。通常，当0 = 60%70%时，人体感到舒适。气压传动技术中规 定，各种阀内空气相对湿度不得大于90%。6

10、. 液压传动的工作介质污染原因主要有哪几个方面，应该怎样控制工作介质的污染？答：液压油受污染的原因很多，主要有以下几个方面：1）原始残留物的污染。2）外界侵入物的污染。3）系统产生污染物的污染。液压油的污染原因复杂，危害很大，但要完全防止污染是很困难的。为了延长液压元件的使用寿命，保证液压系统的正常工作，应将液压油污染控制在一定范围内。具体措施如下：1）尽量减少外来污染。2）选用合适的过滤器。3）定期检查、过滤或更换液压油。7. 如习题7图所示的液压千斤顶，小柱塞直径d = 10 mm，行程S = 25 mm，大柱 塞直径D = 50 mm,重物产生的力F2 = 50000 N，手压杠杆比L

11、: l = 500 : 25，试求： 此时密封容积中的液体压力； 杠杆端施加力F为多少时才能举起重物；杠杆上下动作一次，重物的上升高度SoF解：(1)密封容积中的液体压力P: p =亠=25.48MPaA大(2)小活塞上的力：对支点取矩 F - L = Fj IlF所以F1二x F二20F大小油缸内的压力相等：p1 LA1所以F = 100N(3)杠杆压下一次排出液体体积等于大柱塞上升的液体体积：兀兀S x A = S x A25mm x d2 x 10-6 = L x x 502 x 10-61 小大44所以：L = 1mm8.密闭容器内液压油的体积压缩系数k为1.5X10-3/MPa,压力

12、在1MPa时的容积为 2 L。试求在压力升高到10 MPa时液压油的容积。1AV解：由液压油可压缩性公式：k二- x -Ap V” 0Ap = p 一 p = 10 一 1 = 9 MPa ； V - 2 L = 2 x 10 -3 m 3 ； k = 1.5 x 10 -3 / MPa1 0 0将参数代入上述公式，可得到压力升高到10 MPa时液压油的容积。AV = -27 x 10-6m3V = V +AV = 2 x 10 -3 + (-27 x 10 -6)m 3 = 1973 x 10-6 m 3 = 1.973L1 011-如习题11图所示的连通器中，内装两种液体，已知水的密度P1

13、=1000kg/m3h1 = 60cm，h2 = 75cm，试求另一种液体的密度p 2解：取1 -1为基准面，由于在同一液体中, 故1-1为等压面。所以：P h1 =P 2 h2将数据代入得:1000 x 0.60.75kg / m 3 = 800kg / m 3A注意：1.在取等压面时，必须使等压面的两个面处于相互连通的同一液体内，如该题中的1-1就不是等压面，不能列出P h = p h1 12 2一电二2.在后面的课程中重度的概念一般不用，而用密度的概念，在计算液柱高引起 的压力值时，用Pgh表示。13.如习题13图中，液压柱塞缸筒直径D = 150 mm，柱塞直径d = 100 mm，负

14、载F = 50000 N。若不计液压油自重及柱塞与缸体重量，试求图示两种情况下液压柱塞缸内的 液体压力。解：对于图（a）所求压力为:4 % 5 p = 6.37 p 兀(100 x 10-3)2 aa对于图（b）：兀由于液压缸上，下底边环形面积丁 （D 2 - d 2）4上所受的压力相互抵消，有效承压面积与图（a）相 同，所求压力为：Fp = 6.37 MPb 兀ad 24a)4ilrT习题13图1FiIJl-r 金/14.如图习题14图中所示的压力阀，当pi = 6 MPa时，液压阀动作。若di = 10 mm， d2 = 15 mm ， p2 = 0.5 MPa。试求：（1）弹簧的预压力F

15、$ ； （2）当弹簧刚度k = 10N / mm 时的弹簧预压缩量x0。S解：（1）列阀芯上力的平衡方程式有:兀兀，兀/F + p = p d 2 + p(D 2s 2 4 i 4 i 2 4F 二 431.75NS弹簧刚度 K = 10N / mm则弹簧的预压缩量K = 4.畑15.如习题15图所示，液压泵的流量Q = 25 L/mim，吸油管直径d = 25 mm，泵入口比油箱液面高出400 mm,管长L = 600 mm。如果只考虑吸油管中的沿程压力损失Apx ,当用32号液压油，并且油温为40C时，液压油的密度卩=900 kg / m3，试求油泵人口处的 真空度。习题15图解：取I-I

16、截面为自由面：q = 0 ；II-II为吸油口截面.(1)设吸油口的油流速度为v2：V 二 Q = 0.85(m/ s)2 A2 油液在吸油管中的流态：Re = - = 708 Recr r所以流态为层流,a =a = 21 2(3)利用伯努力方程求出液压泵吸油口处的真空度：I-I截面为基准面，所以hi = 0 ；又油箱截面大，流速不明显，所以V1 = 0；沿程压力损失:aa伯努力方程：什+ PM】+芍卩匕2 = p2 + Pgh2 + PV2 +叽真空度：ap p = pgh + t pV 2 + Ap = 0.005MPa 02222九第三章练习题1液压泵完成吸油和排油，必须具备什么条件?

17、 答：要保证液压泵正常工作，它必须有个密闭容积；为了完成吸油，油箱必须与大气相 通；吸油和压油腔必须相互分开，且要有良好的密封性。2液压泵的排量、流量各决定于哪些参数?理论流量和实际流量值有何不同?答：液压泵的排量V (m3/s)是在无泄漏的情况下，泵每转一转所排出的油液体积。它的 大小取决于泵的结构参数，即密闭容积的几何变化量。液压泵的流量q (m3/s)是指单位时间里输出油液的体积。液压泵的理论流量是指泵 t在没有泄漏的情况下，单位时间内输出的油液的体积，q田二Vn，n为液压泵的转速。理液压泵的额定流量q站、是指泵在额定压力和额定转速下输出的流量。额定 实际上液压泵在能量转换过程中，由于构

18、成液压泵工作容积各相邻零件之间存在间隙， 不可避免地会产生泄漏，而且液压泵输出压力越高泄漏量A q越大，所以液压泵工作时实际 输出流量即实际流量比理论流量小。4.某一液压泵的额定工作压力为15MPa,机械效率为0.9, (1)当泵的转速为1450r/min、 泵的出口压力为零时，其流量为120L/min；当泵的出口压力为15 MPa时，其流量 为102 L/min,试求泵在额定压力时的容积率。(2)当泵的转速为600转、压力为额 定压力时，泵的流量为多少？(3)上述情况时，泵的驱动功率分别为多少？ 解：解：(1)泵出口压力为零时的流量为理论流量Q = 120L/min， Q = 102L/mi

19、n理实Qy =-实=85%v 理耳=85%V2)排 n n12%。600 Q145050= 49.66L/min实600 = 理600 X yv = 42.21L/min Q= 42.21L /min实6003)1450转：R =理理 = 15X120 = 33.3kwy0.9X 60m15X 49.66600转：R= 13.8kw0.9X60R =13.8kW6005.什么是齿轮泵的因油现象?有何危害?如何解决?答：齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，于是总会出现两对轮齿同时 啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的密闭空腔之间，这个封闭腔的容积，开始 时随着齿轮的转动逐渐减

20、小，以后又逐渐加大。密闭腔容积的减小会使被困油液受挤压而产 生很高的压力，从缝隙中挤出，使油液发热，并使机件（如轴承等）受到额外的负载；而封 闭腔容积的增大又会造成局部真空，使油液中溶解的气体分离，产生空穴现象。这些都将使 泵产生强烈的噪声，这就是齿轮泵的困油现象。消除困油的方法，通常是在两侧盖板上开卸荷槽，使密闭腔容积减小时通过左边的卸荷 槽与压油腔相通，容积增大时通过右边的卸荷槽与吸油腔相通。6.某齿轮泵的齿轮模数为3mm,齿数为17,齿宽为25mm,转速为1450r/min,在额 定工作压力下输出流量为30L/min,求此泵的容积率。已知： m=3mm E=17 b=25mmn=1450

21、r/min Q =30L/min实解：泵排量：V =6.66 x Em 2b排=6.66 x 17 x （3 x 10-3 ）2 x 25 x 10-3=2547 4.5 x 10-9m3 / r = 25.5 x 10-3L / r理论流量： Q =V n=25.5 x10-3L/rx1450r/min=36.98L/min理排实际流量： Q =30L/min实容积效率：y =?实=二=81.12%容 Q 36.98理耳二 81.12%V7. 试述齿轮泵、叶片泵的工作原理。它们压力的提高主要受哪些因素影响?如何解决?答：齿轮泵是靠一对齿数相同、宽度和模数相等的啮合运动齿轮工作的,利用齿轮啮合

22、 与脱开形成密封容积的变化而进行吸、压油的。齿轮泵由于泄漏量较大,其额定工作压力不高,要想提高齿轮泵的额定压力并保证较高 的容积效率,首先要减少沿端面间隙的泄漏问题。目前提高齿轮泵压力的方法是用齿轮端面 间隙自动补偿装置,即采用浮动轴套或弹性侧板两种自动补偿端面间隙装置,其工作原理是 把泵内压油腔的压力油引到轴套外侧或侧板上,产生液压力,使袖套内侧或侧板紧压在齿轮 的端面上,压力愈高,压得越紧,从而自动地补偿出于端面磨损而产生的间隙。叶片泵由转子、定子、叶片、配流盘和端盖等元件所组成。叶片在转子的槽内可灵活滑 动,在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下,叶片顶部紧贴在定子内表面,

23、于是两相邻叶片、配流盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。当转子旋转时, 侧叶片向外伸出,密封工作腔的容积逐渐增大,产生真空,于是通过吸油口和配流盘上窗口 将油吸入。另一侧,叶片往里缩进,密封腔的容积逐渐缩小,密封腔中的油液往配流盘另一 窗口和压油口被压出并输到系统中去。提高双作用叶片泵压力的措施：1）减小作用在叶片底部的油液压力。将泵的压油腔的 油通过阻尼槽或内装式减压阀通到吸油区的叶片底部,使叶片经过吸油腔时,叶片压向定子 内表面的作用力不致过大。 2）减小叶片底部承受压力油作用的厚度。8. 说明限压式变量叶片泵限定压力、最大流量如何调节？答：1)调节流量调节螺钉可调节最大偏心量的大

24、小。从而改变叶片泵的最大输出流量, 特性曲线AB段上下平移，QB变而pmax不变；2)调节调压弹簧螺钉可改变调定压力pB的 大小，特性曲线BC左右平移；3)改变弹簧的刚度k时，可以改变BC段的斜率。9. 有一缸体转动的斜盘式定量轴向柱塞泵，柱塞直径为24m m,柱塞数为7,柱塞分 布圆直径为76mm,斜盘倾角为20，容积率为0.95，机械效率为0.9，转速为1450r/min, 输出压力为20MPa，试求此时泵的理论流量、实际流量和驱动电机的功率。解：柱塞泵的排量：V 吕 DZtan n兀(0.024)24x 0.076 x 7 x tan 2018.76 x 10-5 m 3 / r理论流量

25、：Q Vn = 18.76 x 10-5 x= 2.12 x 10-3 m3 / s = 126.95L/ minT 60实际流量：Q Q 耳2.12x 10-3 x 0.95 2.01 x 10-3m3 /s 120.6L/minT V驱动电机的功率：p Tm20 x 2.12 x 10 -30947.02kw10. 如习题16图所示，某组合机床动力滑台采用双联叶片泵YB40 / 6。快速进给时两泵同时供油，工作压力为10X105 Pa ；工作进给时，大 流量泵卸荷，其卸荷压力为3X105 Pa ；此时系统由小流 量泵供油，其供油压力为45X105 Pa。若泵的总效滤为n P = 0.8，求

26、该双联泵所需电动机功率。解：解：(1)快进时：P快进竺P(Q大十 小)0.96(kw)(2)工进时：小泵:p pQPQ小工进 n0.562(kw)n习题10图大泵：p 竺大 0.25(kw)工进 nn所以，工进时电机的功率:P P + P 0.812( kw)工进 小泵 大泵11简述液压泵的选用原则。答：选择液压泵的主要原则是满足系统的工况要求，并以此为根据，确定泵的输出量； 工作压力和结构型式。1）确定泵的额定流量：泵的流量应满足执行元件最高速度要求，所以泵的输出流量qp应 根据系统所需的最大流量和泄漏量来确定。选用的泵额定流量不要比实际工作流量大得太 多，避免泵的溢流过多，造成较大的功率损

27、失。因为确定泵额定流量时考虑了泄漏的影响， 所以额定流量比计算所需的流量要大些，这样将使实际速度可能稍大。2）确定泵的额定压力：泵的工作压力应根据液压缸的最高工作压力来确定，考虑液压泵 至执行元件管路中的压力损失，应使被选用泵的额定压力等于或高于计算值。3）选择液压泵的具体结构型式：一般情况下，额定压力为2.5MPa时，应选用齿轮泵； 额定压力为6.3MPa时，应选用叶片泵；若工作压力更高时，就选择柱塞泵；如果机床的负 载较大，并有快速和慢速工作行程时，可选用限压式变量叶片泵或双联叶片泵；应用于机床 辅助装置，如送料和夹紧等不重要的场合，可选用价格低廉的齿轮泵；采用节流调速时，可 选用定量泵；

28、如果是大功率场合，为容积调速或容积节流调速时，均要选用变量泵；中低压 系统采用叶片变量泵；中高压系统采用柱塞变量泵；在特殊精密的场合，如镜面磨床等，要 求供油脉动很小，可采用螺杆泵。12油水分离器的作用是什么？为什么它能将油和水分开？答：油水分离器安装在后冷却器后的管道上，作用是分离压缩空气中所含的水分、油分 等杂质使压缩空气得到初步净化。油水分离器的结构型式有环形回转式、离心旋转式、水浴 式以及以上形式的组合使用等，主要利用回转离心、撞击、水浴等方法使水滴、油滴及其他 杂质颗粒从压缩空气中分离出来。撞击折回式油水分离器工作时：压缩空气由入口进入分离 器壳体后，气流先受到隔板阻挡而被撞击折回向

29、下，之后又上升产生环形回转，这样凝聚在 压缩空气中的油滴、水滴等杂质受惯性力作用而分离析出，沉降于壳体底部，由放水阀定期 排出。13油雾器的作用是什么？试简述其工作原理。答：油雾器是一种特殊的注油装置。它以空气为动力，使润滑油雾化后，注入空气流中， 并随空气进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。14气动系统中储气罐有何作用？它在结构上有何特点？答：压缩空气经后冷却器冷却后，进入油水分离器分离掉凝结成的水滴和油滴等杂质， 进入储气罐，为气压传动系统提供连续的、一定压力的压缩空气。储气罐的作用： 消除空压机排出气体的压力脉动，保证输出气体的连续性和平稳性。 储存一定数量的压缩空气,协调空压机输出气量

30、与气动设备所需器量之间的平衡，此 外还可供应急需要时使用。 压缩空气在储气罐中进一步得到冷却,压缩空气中的水气和油气充分凝结，储气罐出 来的压缩空气已经初步净化，可满足一般气压传动系统的使用要求。第四章练习题4-1液压马达的排量V = 120mL/厂，入口压力卩1= 11 Pa ,出口压力p 二 0.5MPa2q = 60 L / min，容积效率V = 0.95 ,机械效率m = .9 ,若输入流量 ，求马达的转速n、转矩T、输入功率Pi和输出功率P。各为多少？60 x 10 -3（）=E?x 0.95 = 7色解：qn = 土耳v v 一 一Ap = p - p = 11 - 0.5 =

31、10.5（MPa）122 x 3.14T =匕耳=10.5 x 106 x 120 x 10-6 x 0.85 = 170.5（N m） 2兀mP = Ap - q = 105 x 106 x 60 x 10-360 = 10.5 x 103（W）P =n n P = 0.85 x 0.95x 10.5x 103 = 8478.7（W）0 m v i4-2 由定量泵和定量马达组成的系统，泵的排量Vp=0.115mL/r，泵直接由 np=1000r/min 的电机带动， 马达的最大排量 VMmax=0.148 mL/r， 回路最大压力 pmax=83X 105Pa,泵和马达的总效率均为0.84,

32、机械效率均为0.9,在不计管阀等的压力损 失时，求：(1) 马达最大转速nMmin和在该转速下的功率PM；(2) 在这些条件下，电动机供给的扭矩TP；(3) 整个系统功率损失的百分比。 解：(1)当变量马达排量最大时，马达达到最大转速，即 V n n n= VnP P PV MV Mmax MminnMminV nn n= p P PV MVVMmax115 x 1000 x 084 x 08409= 11.28r/s148x 60最小转速时马达的输出功率P = T = p V n nM M M mmax Mmax Mmin Mm=83x105x0.148x10-6x0.9x11.28x10-

33、3 =12.47x103W2)电机供给泵的扭矩P V83x105 x115x10-62兀 x 0.9T = max p = 168.8N - mpPm(3)因为不计管阀等的压力损失，所以系统的效率n=n n = 0.84x 0.84 = 0.7056PM系统损失功率的百分比5 = 1 -n = 1 - 0.7056 = 0.2954 = 29.54%4-3有一变量泵，在调压工作区间，当负载p1=9MPa时，输出流量为q1=85L/min，而 负载p2=11MPa时，输出流量为q2=82L/min。用此泵带动一排量VM=0.07L/r的液压马达,当负载转矩TM二110Nm时，液压马达的机械效率n

34、Mm=0.9，转速nM二1000r/min，求 此时液压马达的总效率。解：马达的机械效率耳Mm2n兀TMMp qM M2n兀TM Mp V nM M M2兀TMp VM M则，P M =2兀T=V qM MmV nM Mqp.7 x1000 = 0.85382.0452兀 x 110:=10.97 x 106Pa = 10.97MPa0.07 x 0.9错误!未找到引用源。泵在负载p2=llMPa的情况下工作，此时输出流量为q2=82L/min, 马达的容积效率马达的总效率耳 二耳 xq 二 0.853 x 0.9 二 0.77M MV MM4-4淬火炉的顶盖由一个单作用缸提起，活塞杆上承受负

35、载为9Kg,已知 顶盖的行程250mm，活塞面积2cm2,泵的流量3l/min，计算以下值：负载压 力、前进行程速度和时间。F 9 x10解：负载压力：P =Pa = 0.45MPaA 2x10 - 4活塞运动速度:3 x 10 -32 x10 -4 x 60=0.25m / s时间t=丄=025=1sv 0.254-5设计一单杆活塞液压缸，己知负载F=5kN，活塞与液压缸的摩擦阻力为Ff=0.8kN, 液压缸的工作压力为6MPa,试确定液压缸内径Do若活塞最大运动速度为0.04m/s，系统的 泄漏损失为6%，应选用多大流量的液压泵？若泵的总效率为0.86，不计管路压力损失，电 动机的驱动功率

36、为多少？二 0.034m 二 34mm兀 x 6 x 106D ：4(F + F/ _ ;4 x (5000 + 800) :中选择液压缸内径D=34mm泵的流量vAV兀D 24q0.04 x 兀 x 342 x 10-64 x (1 - 0.06)二 38.62 x 10-6m3 / s电机的驱动功率:错误!未找到引用源。4-6图示增速缸，a、b为进油口，c为回油口，已知D=200mm, dl=160mm, d=40mm2, 液压泵的流量q=60L/min,求：液压泵仅往a 口输油时活塞的运动速度和泵同时往a、b两 口输油时活塞的运动速度。图 4-2 例 4-3 图解：当液压泵仅往a 口输油

37、时时，活塞的运动速度4qv = nd 2=0.796m/s4 x 60 x 10 - 3n x 402 x 10-6 x 60泵往a、b两口输油时，活塞的运动速度v + (D2 一d2)v = q，则4qv =nD 2nx10-310-6 x 60 = 0.032m/s4-7 一单杆液压缸快进时采用差动连接，快退时油液输入缸的有杆腔，设缸快进、快退 时的速度均为o.lm/s,工进时杆受压，推力为25000N。已知输入流量q=25L/min，背压 p2=2X105Pa，求：(1)缸和活塞杆直径D、d； (2)缸筒材料为45号钢时缸筒的壁厚.解：(1)当油缸差动连接时，4q 贝9，d =4x 25

38、 x 10-3 = 0.07284 mmv nx 0.1 x 60D2(D2 - d2)由于缸的进退速度相等，所以Ai=2A2,即=2 xD = x 2d = *2 x 0.07284 = 0.103 mm取标准直径 D=100mm， d=70mm(2)工作进给时液压缸无杆腔的压力 nD2nD2 一d2)P = F + p -1 4244FD2 - d24 x 25000 小 “0.12 - 0.072p =+ p=+ 2 x 105 x1兀D22 D2兀 x 0.120.12=32.85 x 105Pa Py2和Py1 Py3 2.分析下列回路中个溢流阀的调定压力分别为pY1=3MPa, p

39、y2 =2MPa, pY3=4MPa，问外负 载无穷大时，泵的出口压力各位多少？PYJ解: (a) p = 2MPa ； (b) p = 9MPa ； (c) p = 7MPa3. 图示回路，溢流阀的调整压力为5MPa，顺序阀的调整压力为3MPa，问下列情况时A、 B点的压力各为多少？(1) 液压缸活塞杆伸出时，负载压力pL=4MPa时；(2) 液压缸活塞杆伸出时，负载压力pL=1MPa时；(3) 活塞运动到终点时。答：(1) pA=4MPa； pB=4MPa；(2) pA=1MPa； pB=3MPa；(3)pA=5MPa； pB=5MPa。4. 图示回路，溢流阀的调整压力为5MPa，减压阀的

40、调整压力为1.5MPa,活塞运动时负载 压力为1MPa，其它损失不计，试分析：(1) 活塞在运动期间A、B点的压力值。(2) 活塞碰到死挡铁后A、B点的压力值。(3) 活塞空载运动时A、B两点压力各为多少？答：（1） pA=lMPa； pB=lMPa（2）pA=1.5MPa； pB=5MPa（3）pA=0MPa； pB=0MPa5. 图示回路，溢流阀的调整压力为5MPa，顺序阀的调整压力为3MPa，问下列情况时A、 B点的压力各为多少？（1）液压缸运动时，负载压力pL=4MPa；（2）pL=1MPa 时；（3）活塞运动到终点时。答：（1） pA=4MPa； pB=4MPa（2）pA=1MPa；

41、 pB=3MPa（3）pA=5MPa； pB=5MPa6. 夹紧回路如下图所示，若溢流阀的调整压力p1 = 3Mpa、减压阀的调整压力p2 = 2Mpa, 试分析活塞空载运动时A、B两点的压力各为多少？减压阀的阀芯处于什么状态？工件夹紧 活塞停止运动后，A、B两点的压力又各为多少？此时，减压阀芯又处于什么状态？答：当回路中二位二通换向阀处于图示状态时，在活塞运动期间，由于活塞为空载运动， 并忽略活塞运动时的摩擦力、惯性力和管路损失等，则B点的压力为零，A点的压力也为 零(不考虑油液流过减压阀的压力损失)。这时减压阀中的先导阀关闭，主阀芯处于开口最 大位置。当活塞停止运动后B点压力升高，一直升到

42、减压阀的调整压力2Mpa,并保证此压 力不变，这时减压阀中的先导阀打开，主阀芯的开口很小。而液压泵输出的油液(由于活塞 停止运动)全部从溢流阀溢流回油箱，A点的压力为溢流阀的调定压力3Mpa。7.如图所示的液压系统，两液压缸有效面积为A=A2=100X10-4m2，缸I的负载F1=3.5X 104N，缸II的的负载F2=1 X 104N，溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为4.0MPa, 3.0MPa和2.0MPa。试分析下列三种情况下A、B、C点的压力值。(1) 液压泵启动后，两换向阀处于中位。(2) 1YA通电，液压缸I活塞移动时及活塞运动到终点时。(3) 1YA断电，2YA通电，液压缸

43、II活塞移动时及活塞杆碰到死挡铁时。解：p1=F1/A=3.5X 104/(100X 10-4)= 3.5MPap2=F2/A=1 X 104/(100 X 10-4)=1MPa(1) 4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa(2) 活塞运动时：3.5MPa、3.5MPa、2.0MPa；终点时：4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa(3) 活塞运动时:1Mpa、0MPa、1MPa；碰到挡铁时：4.0MPa、4.0MPa、2.0MPa8.图示回路中，溢流阀的调整压力为5.0MPa、减压阀的调整压力为2.5MPa。试分析下列三 种情况下A、B、C点的压力值。(1) 当泵压力等于溢流阀的调定压力时

44、，夹紧缸使工件夹紧后。(2) 当泵的压力由于工作缸快进、压力降到1.5MPa时。(3) 夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时。解：(1) 2.5MPa、5MPa、2.5MPa(2) 1.5MPa、1.5MPa、2.5MPa(3) 0、 0、 09.节流阀前后压力差Ap=0.3Mpa,通过的流量为q=25L/min,假设节流孔为薄壁小孔，流量 系数Cd=0.62，油液密度为p=900kg/m3，试求节流阀口的通流截面的面积A。解： q=CdA（2Ap/p）i/20.26 x 10 - 4 (m2)10简述气动控制元件的类型、结构组成和工作原理。 解:（略）第六章练习题1. 蓄能器有哪些功用?常用的蓄能

45、器有哪些类型？答：蓄能器的功用有：（1）作辅助动力源；（2）补充泄露和保持恒压；（3）作为紧急 动力源；（4）吸收液压冲击、消除脉动、降低噪声；（5）输送异性液体、有毒气体等。常用 的蓄能器有充气式、弹簧式和重力式三大类型。2. 蓄能器在安装中要注意哪些问题？答：使用和安装蓄能器时应注意以下问题：1）气囊式蓄能器应当垂直安装，倾斜安装或水平安装会使蓄能器的气囊与壳体磨损， 影响蓄能器的使用寿命。2）吸收压力脉动或冲击的蓄能器应该安装在振源附近。3）安装在管路中的蓄能器必须用支架或挡板固定，以承受因蓄能器蓄能或释放能量时 所产生的动量反作用力。4）蓄能器与管道之间应安装止回阀，以用于充气或检修。

46、蓄能器与液压泵间应安装单 向阀，以防止停泵时压力油倒流。3过滤器有哪些类型？各用在什么场合？如何选用及安装？答：过滤器按滤芯的过滤机理来分，有表面型滤芯过滤器、深度型滤芯过滤器和磁性 滤芯过滤器三种。按过滤器安放的位置不同，又可分为吸滤器、压滤器和回油过滤器。表面型滤芯过滤器可以滤除大于标定小孔的固体颗粒，此种过滤器极易堵塞。这一类 最常用的过滤器有网式和线隙式两种过滤器。网式过滤器结构简单，通流能力大，清洗方便， 但过滤精度低，一般用于液压泵的吸油口。线隙式过滤器结构简单，通流能力大，过滤精度 比网式滤油器高，但不易清洗，常用于低压管道中，多为回油过滤器。深度型滤芯过滤器为多孔可透性材料，内

47、部具有曲折迂回的通道。大于孔径的污染颗 粒直接被阻截在靠油液上游的外表面，而较小的颗粒进入滤芯内部通道时，由于受表面张力 （分子吸附力、静电力等）的作用偏离流束，而被吸附在过滤通道的内壁上。故深度型滤芯 过滤器的过滤原理既有直接阻截，又有吸附作用。纸芯式过滤器特点是过滤精度高，用于对 油液精度要求较高的场合，一般用于油液的精过滤。缺点是滤芯堵塞后无法清洗，必须更换 纸芯，所以其为一次性滤芯。烧结式过滤器特点是制造简单，滤芯能承受高压，抗腐蚀性好， 过滤精度高，适用于要求精滤的高温、高压液压系统，常用在压力油路或回油路上，但金属 颗粒易脱落，堵塞后不易清洗。磁性滤芯过滤器则主要靠磁性材料的磁场力

48、吸引铁屑及磁性磨料等。滤芯由永久磁铁 制成，能吸住在油液中的铁屑、铁粉或磁性的磨粉，常与其他形式滤芯一起制成复合式过滤 器，对加工钢铁件的机床液压系统特别适用。过滤器的选用：1）选用过滤器时，可根据上述各种滤油器的特点，并结合各种典型液 压元件及系统对污染度等级的要求或过滤精度的要求，系统的工作压力、油温及油液粘度等 来选定过滤器的型号。2）过滤器要有足够的通流能力。通流能力是指在一定压降下允许通 过过滤器的最大流量，应结合过滤器在系统中的安装位置，根据过滤器样本来选取。3）过 滤器要有一定的机械强度，不因液压力而破坏。4）对于不能停机的液压系统，必须选择切 换式结构的过滤器。可以不停机更换滤

49、芯，对于需要滤芯堵塞报警的场合，则可选择带发讯 装置的过滤器。过滤器的安装： 1）安装在泵的吸油口： 主要用来保护液压泵，一般采用过滤精度较 低的网式过滤器。2）安装在泵的出油口：常用于过滤精度要求高的系统及伺服阀和调速阀 前，以确保它们的正常工作。3）安装在系统的回油路上：可以滤掉液压元件磨损后生成的 金属屑和橡胶颗粒，保护液压系统；允许采用滤芯强度和刚度较低的过滤器；为防止滤芯堵 塞等引起的系统压力升高，需要与过滤器并联一单向阀起旁通阀作用。4）安装在独立的过 滤系统：大型机械的液压系统中，可专设由液压泵和过滤器组成的独立的过滤系统，可以不 间断地清除系统中的杂质，提高油液的清洁度。4如何

50、确定油管的尺寸？简述各种油管的特点及适用场合。答：管道的规格尺寸指的是它的内径d和壁厚5可根据式（6.7）、（6.8）计算后，查d 二 2阅有关的标准选定，即：6.7) 式中d管道的内径（mm）；pdn0 =2c6.8)q一管道内的流量（m3/s ）；v 管道中油液的允许流速（m/s）。推荐值为：吸油管取0.51.5m/s；回油管取1.52m/s； 压力油管取2.55m/s；控制油管取23m/s，橡胶软管应小于4m/s。8一管道的壁厚（mm）；p一管道内工作压力（Pa）；n安全系数，对于钢管：P 7MPa 时取 n=8； 7MPa P 17.5MPa 时取 n=6； P17.5MPa 时取 n

51、=4。& 管道材料的抗拉强度（Pa），由材料手册查出。油管的种类、特点和适用场合如下：种类特点和适用范围硬 管钢管价廉、耐油、抗腐、刚性好，但装配不易弯曲成形，常在 拆装方便处用作压力管道，中压以上用无缝钢管，低压用焊接 钢管。紫铜管价格咼，抗振能力差，易使油液氧化，但易弯曲成形，用 于仪表和装配不便处。软管尼龙官半透明材料，可观察流动情况，加热后可任意弯曲成形和 扩口，冷却后即定形，承压能力较低，一般在2.88MPa之间。塑料管耐油、价廉、装配方便，长期使用会老化，只用于压力低 于0.5MPa的回油或泄油管路橡胶管用耐油橡胶和钢丝编织层制成，价格高，多用于高压管路； 还有一种用耐油橡胶和帆布

52、制成，用于回油管路。5液压系统对密封装置有哪些要求？常用的密封装置有哪些？如何选用？ 答：液压系统对密封装置的要求有：（1）在一定的工作压力和温度范围内具有良好的密封性能。（2）密封件和运动件之间摩擦系数小，并且摩擦力稳定。（3）耐磨性好，寿命长，不易老化，抗腐蚀能力强，不损坏被密封零件表面，磨损后 在一定程度上能自动补偿。（ 4）制造容易，维护、使用方便，价格低廉。常用的密封装置有静密封件（O性橡胶密封圈、纸垫、石棉橡胶垫等）和动密封件（唇 形密封圈、活塞环等）两大类。O性密封圈大量应用于静密封；也可用于往复运动的动密封，但由于作动密封使用时， 静摩擦系数大，启动阻力大，寿命短，仅在一般工况

53、及成本要求低的场合有所应用；还可作 为新型同轴组合式密封件中的弹性组合件。唇型密封圈是将密封圈的受压面制成某种唇形的密封件。安装时唇口对着有压力的一 边，当介质压力等于零或很低时，靠预压缩密封；压力高时由液压力的作用将唇边紧贴密封 面密封，压力越高贴的越紧。唇型密封圈按其断面形状又分为Y型、YX型、V型、J型、 L型等，主要用于往复运动密封。YX型密封圈的两个唇边高度不等，其短边为密封边，与 密封面接触，滑动摩擦阻力小；长边与非滑动表面相接触，增加了压缩量，使摩擦阻力增大, 工作时不易窜动。YX型密封圈一般用于工作压力三32MPa,使用温度为-30+100C的场合。 V型密封圈可用于内经或外经

54、密封，不适用于快速运动，可用于往复运动和缓慢运动。适宜 在工作压力50MPa，温度为-40+80C的条件下工作。J型密封圈和L型密封圈均由耐油 橡胶制成，工作压力不大于10MPa, 般用于防尘和低压密封。组合式密封件，具有耐高 压、耐高温、承高速、低摩擦、长寿命等性能特点。6. 试述油箱的结构及功用。如何确定邮箱的容量？答：油箱的结构如图1所示。主要有1、回油管；2、泄油管；3、泵吸油管；4、空 气滤清器；5、安装板；6、隔板；7、放油孔；8、粗滤油器；9、清洗窗侧板；10、液位 计窗口； 11、注油口； 12、油箱上盖等组成。121234油箱在液压系统中的主要功用是储存供系统循环所需的油液，还具有散发系统工作中 产生的热量、释出油液中混入的气体、沉淀油液中的污物以及作为安装平台等作用。油箱的有效容积应根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算，这项计算在系统负载 较大、长期连续工作时是必不可少的。但对于一般情况来说，油箱的有效容积可以按液压泵 的额定流量qP (L/min)的38倍进行估算，油面高度一般不超过油箱高度的80%。7. 为什么有些液压系统要安装冷却器或加热器？安装加热器要注意哪些问题？ 答：液压系统的工作温度一般希望保持在2550C之间，最高不超过65C，最低不低 于15 C。如果液压系依靠自然冷却不能使油温控制在上述范围内，就需要